(57)【要約】【課題】省電力化・低騒音化・低コスト化を図ることができる像加熱装置を提供することにある。【解決手段】励磁コイルと磁性体コアを有する磁束発生手段と、 磁束発生手段の発生磁束の作用により電磁誘導発熱する誘導発熱体を有し、 加熱部に記録材を導入搬送させて誘導発熱体の熱により記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、前記磁性体コアを保持するホルダーと磁性体コアの間に、該磁性体コアを移動させずに保持する介在部材を有していることを特徴とする。【選択図】図１
2005300819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁コイルと磁性体コアを有する磁束発生手段と、磁束発生手段の発生磁束の作用により電磁誘導発熱する誘導発熱体を有し、加熱部に記録材を導入搬送させて誘導発熱体の熱により記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、
前記磁性体コアを保持するホルダーと磁性体コアの間に、該磁性体コアを移動させずに保持する介在部材を有していることを特徴とする像加熱装置。
【請求項２】
前記介在部材の熱線膨張率は、前記磁性コアよりも大きく、前記ホルダーよりも小さいことを特徴とする請求項１記載の像加熱装置。
【請求項３】
前記介在部材は、高分子ポリマー等の樹脂材料で構成されていることを特徴とする請求項２記載の像加熱装置。
【請求項４】
前記介在部材は、所定圧で磁性体コアを加圧する付勢部材であることを特徴とする請求項１記載の像加熱装置。
【請求項５】
前記磁性体コアを付勢する付勢部材は、前記ホルダーであることを特徴とする請求項１記載の像加熱装置
【請求項６】
前記磁性コアを付勢する付勢部材は、前記磁性体コアであることを特徴とする請求項１記載の像加熱装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁（磁気）誘導加熱方式の加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真複写機・プリンタ・ファックス等の画像形成装置における画像加熱定着装置を例にして説明する。
【０００３】
画像形成装置における画像加熱定着装置は、画像形成装置の作像部において電子写真・静電記録・磁束記録等の適宜の画像形成プロセス手段により、加熱溶融性の樹脂等より成るトナー（顕画剤）を用いて記録材の面に直接方式若しくは間接（転写）方式で形成した未定着のトナー画像を記録材面に永久固着画像として加熱定着処理する装置である。
【０００４】
従来、そのような画像加熱定着装置として、熱ローラ方式、フィルム加熱方式、電磁誘導加熱方式等の各種装置がある。
【０００５】
ａ．熱ローラ方式：
これは、ハロゲンランプ等の熱源を内蔵させて所定の定着温度に加熱・温調した定着ローラ（熱ローラ）と加圧ローラとの回転ローラ対から成り、該ローラ対の圧接ニップ部（定着ニップ部）に被加熱材としての、未定着トナー画像を形成担持させた記録材を導入して挟持搬送させることで未定着のトナー画像を記録材面に加熱定着する装置である。
【０００６】
しかしながら、この装置は定着ローラの熱容量が大きくて、加熱に要する電力が大きい、ウエイトタイム（装置電源投入時からプリント出力可能状態になるまでの待ち時間）が長い等の問題があった。又、定着ローラの熱容量が大きいため、限られた電力で定着ニップ部の温度を上昇させるためには大きな電力を必要とするという問題があった。
【０００７】
その対策としては、定着ローラの肉厚を薄くして、定着ローラの熱容量を低減することが行われる。しかし、薄す過ぎると強度不足となる。更に、後述するフィルム定着と同様に非通紙部昇温の問題が発生する。
【０００８】
ｂ．フィルム加熱方式：
これは、加熱体と、一方の面がこの加熱体と摺動し他方の面が記録材と接して移動するフィルムを有し、加熱体の熱をフィルムを介して記録材に付与して未定着のトナー画像を記録材面に加熱定着処理する装置である（特許文献１〜４等）
このようなフィルム加熱方式の装置は、加熱体として低熱容量のセラミックヒータ等を、フィルムとして耐熱性で薄い低熱容量のものを用いることができ、熱容量が大きい定着ローラを用いる熱ローラ方式の装置に比べて格段に省電力化・ウエイトタイム短縮化が可能となり、クイックスタート性があり、又、機内昇温を抑えることができる等の利点がある。
【０００９】
ｃ．電磁誘導加熱方式：
これは加熱体として電磁誘導発熱体を用い、該電磁誘導発熱体に磁場発生手段で磁場を作用させて該電磁誘導発熱体に発生する渦電流に基づくジュール発熱で被加熱材としての記録材に熱を付与して未定着のトナー画像を記録材面に加熱定着処理する装置である。
【００１０】
特許文献５には、強磁性体の定着ローラを電磁誘導加熱する熱ローラ方式の装置が開示されており、発熱位置を定着ニップ部に近くすることができ、ハロゲンランプを熱源として用いた熱ローラ方式の装置よりも高効率の定着プロセスを達成している。
【００１１】
【特許文献１】特開昭６３−３１３１８２号公報
【特許文献２】特開平２−１５７８７８号公報
【特許文献３】特開平４−４４０７５〜４４０８３号公報
【特許文献４】特開平４−２０４９８０〜２０４９８４号公報
【特許文献５】特公平５−９０２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、以上説明したように周知の電磁誘導加熱の定着器では次のような問題を抱えている。 
即ち、磁場発生手段である金属で構成されたフェライトマグネットとフェライトマグネットを定着器に固定する手段であり、樹脂で構成されたホルダーの熱膨張率が異なるため、定着動作時フェライトマグネットとホルダーの間に隙間が生じる。その結果、フェライトコアが定着動作時に動いてしまい、磁場も狙い通りにはならず、発熱位置である定着ニップの温度にむらが生じてしまう。従って、定着温度を確保するために必要以上の電力が必要になり、電磁誘導加熱方式の利点である高効率定着プロセスを阻害してしまう。
【００１３】
又、定着動作時にフェライトマグネットとホルダーに隙間が生じるとマグネットがホルダーに衝突し、衝突音が異音として定着器を搭載した画像形成装置の外部に漏れてしまう可能性もある。その結果、画像形成装置全体の騒音レベルも上がってしまい、ユーザーからクレームが出ることもあり得る。特に、衝突音は高周波のノイズであるために人間の耳に非常に耳ざわりであり不快である。
【００１４】
又、ホルダー内でフェライトマグネットが衝突を繰り返すとフェライトマグネットが破壊してしまう可能性もある。フェライトコアが破壊するとファイトコアから発生する磁場にも歪みが出てしまい、定着ニップでの温度が低下してしまう。それだけでなく、フェライトコアの交換費用、交換を実施するサービスマンのレーバーコスト等が嵩んでしまう。
【００１５】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、省電力化・低騒音化・低コスト化を図ることができる像加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明は、励磁コイルと磁性体コアを有する磁束発生手段と、
磁束発生手段の発生磁束の作用により電磁誘導発熱する誘導発熱体を有し、 加熱部に記録材を導入搬送させて誘導発熱体の熱により記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、前記磁性体コアを保持するホルダーと磁性体コアの間に、該磁性体コアを移動させずに保持する介在部材を有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば以下の効果が得られる。
【００１８】
１）マグネット部材である焼結合金で形成されたコアに繰り返し荷重が掛かることがなくなるため、コアが割れることがなくなり、耐久性が向上する。
【００１９】
２）コアとホルダー間の遊びがなくなるため、ホルダー内でコアがガタつくことがなくなり、定着動作中に生じる騒音が低減できる。
【００２０】
３）コアとホルダー間の遊びがなくなるため、ホルダー内でコアがガタつくことがなくなり、定着ニップに集中して磁界を形成できる。その結果、定着ニップ近傍の定着温度を均一に保つことができる。又、磁界の均一化によって余計な電力を掛ける必要がなくなるため、省電力も期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２２】
＜実施の形態１＞
図１〜図９に本発明の実施の形態１を示す。 
図１は実施の形態１に係る定着装置の主断面図、図２は同定着装置の長手断面図、図３は同定着装置に渦電流を発生させる励磁コイルの斜視図、図４は励磁コイル周辺の磁場を表した図、図５は定着装置内で磁場発生手段であるフェライトコア及び渦電流発生手段である電磁コイルを定着装置内で固定配置するホルダーを示す図、図６及び図７はフェライトコア、励磁コイル、ホルダーの部分の主断面図、図８（ａ），（ｂ）は定着装置のフェライトコア周辺の拡大断面図、図９は定着装置を搭載した本発明に係る画像形成装置の主断面図である。
【００２３】
図１において、定着装置１は、磁束調整加熱アセンブリ２、定着ローラ３、加圧ローラ４を主体とする。
【００２４】
磁束調整加熱アセンブリ２は、磁束発生手段としての励磁コイル５（以下、コイルと称す) と磁性体コア６（以下、コアと称す）、コイル５とコア６を保持するホルダー７−ａ、ホルダーフタ７−ｂ等から成る。
【００２５】
磁束発生手段は、定着ローラ３の内部にコイル５とＩ字型コア６が配置されている構成である。コイル５とコア６は、ホルダー７−ａに保持され、ホルダーフタ７−ｂで覆われている。
【００２６】
コイル５は、図３に示すように、定着ローラ３の長手方向に略楕円形状（横長舟形）をしており、定着ローラ３の内面に沿うようにホルダー７−ａの内部に配置されている。コア６は、コイル５の巻き中心部に配置されている。
【００２７】
コイル５としては加熱に十分な交番磁束を発生するものでなければならないが、そのためには抵抗成分を低く、インダクタンス成分を高く取る必要がある。コイル５の芯線としては、φ０. １〜０．３の細線を略８０〜１６０本程度に束ねたリッツ線を用いている。細線には絶縁被覆電線を用いている。コア６を周回するように８〜１２回巻回してコイル５を構成したものが使われる。コイル５には励磁回路（不図示）が接続されており交番電流をコイル５へ供給できるようになっている。
【００２８】
コア６にはフェライト、パーマロイ等の高透磁率で残留磁束密度の低いものを用いると良いが、磁束を発生できるものであれば良く特に規定するものではない。本発明は、コア６の形状・材質を規定するものではない。
【００２９】
本実施の形態の誘導発熱体としての円筒状の定着ローラ３は、鉄、ニッケル、コバルト等の金属を用いる。強磁性の金属（透磁率の大きい金属）を使うことで、磁束発生手段から発生する磁束を強磁性の金属内により多く拘束させることができる。即ち、磁束密度を高くすることができる。それにより、効率的に強磁性金属の表面に渦電流を発生させ、発熱させられる。
【００３０】
定着ローラ３の肉厚は、略０．３〜２ｍｍ程度にすることで熱容量を低減している。定着ローラ３の外側表面には不図示のトナー離型層がある。一般にはＰＴＦＥ１０〜５０μｍやＰＦＡ１０〜５０μｍで構成されている。又、トナー離型層の内側にはゴム層を用いる構成にしても良い。
【００３１】
図２において、加圧ローラ４は鉄製の芯金の外周に、シリコーンゴム層と定着ローラ３と同様にトナー離型層を設けた構成である。加圧ローラ４は、ベアリング８によって回動可能に支持され、圧縮コイルバネ９によって定着ローラ３方向に付勢されている。
【００３２】
定着ローラ３は、その両端をベアリング１０によって定着装置１の側板１１，１２に回動可能に支持されている。更に、定着ローラ３の一端にはギア１３が固定支持され、定着装置１を搭載した画像形成装置から駆動が伝達できるように構成されている。
【００３３】
ホルダー７−ａは、軸心が定着ローラ３の軸心と同じになるように配置されている。ホルダー７−ａは、その両端を支持部材１４，１５に明けられたＤ型の嵌合穴１４−ａ，１５−ａに嵌合され、回動せずに支持されている。更に、支持部材１４，１５は、定着装置の側板１１，１２に固定支持されている。
【００３４】
前記ホルダー７−ａ、ホルダーフタ７−ｂの材質は、耐熱性と機械的強度を兼ね備えた非磁性の液晶ポリマー（ＬＣＰ）を用いている。ホルダーが磁性材料であると、電磁誘導によりホルダーが発熱して定着ローラの発熱効率が落ちてしまう。
【００３５】
ホルダー７−ａ、ホルダーフタ７−ｂには、液晶ポリマーの他にＰＰＳ系樹脂、ＰＥＥＫ系樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、セラミック、フッ素系樹脂等の物質が適している。支持部材１４，１５についてもホルダー７−ａ、ホルダーフタ７−ｂと同様である。
【００３６】
図２に示すように、ホルダー７−ａはコア６を支持固定するコア支持部７−ａ−１、ホルダー７−ａを定着装置１に固定する支持軸部７−ａ−２，７−ａ−３に分けられる。
【００３７】
ホルダー支持軸７−ａ−２側は、コイル５へ電力を供給しているコイル供給線１６のガイドを兼ねた形状をしている。ホルダー支持軸７−ａ−２を中空パイプ形状にすることで、その内部を通してコイル供給線１６を引き出している。コイル５は、コイル供給線１６を通り、電力制御装置（不図示）から電力を供給している。
【００３８】
次に、磁気回路のイメージ図である図４を用いて本発明の磁束遮蔽手段の動作及び作用について説明する。
【００３９】
図４の磁力線Ｊａは、磁束発生手段であるコア６から発生した磁力線のを示したものである。磁力線Ｊａは、コア６から定着ローラ３を通過し、再びコア６に戻るループを形成している。このように形成された磁界内でコイル５に電流を流すと定着ローラ３上で渦電流が発生し、電磁誘導加熱現象によって定着ローラ３は発熱する。
【００４０】
ここで、電磁誘導加熱による発熱箇所を考えてみる。
【００４１】
発熱箇所は定着ローラ３のニップ部３−ａで特に大きくなる。これはコア６の磁力線がニップ部３−ａで特に密になっているためであると考えられる。又、定着ローラ３は、回転しているためニップ部で発熱した熱を定着ローラ３全体に行き渡らせている。
【００４２】
図４において、フェライトで構成されているコア６と液晶ポリマーで構成されているホルダー７−ａは熱膨張率が大きく異なる。具体的には、フェライトの線膨張率が１２×１０&#8211; 6／Ｋに対して液晶ポリマーの線膨張率は約１５０×１０&#8211; 6／Ｋと１０倍以上大きい。その結果、常温時にコア６とホルダー７−ａ間にクリアランスなく配置すると、コア６とホルダー７−ａが約２００℃に達した時にコア６とホルダー７−ａ間に大きな隙間が生じてしまう。この結果、前記発明が解決しようとしている課題で記述したような問題が生じる。
【００４３】
本発明では、図８（ａ）に示すように、コア６の上下左右位置に直方体の膨張板１７−ａ〜１７−ｄを常温下で隙間なく配置している。膨張板１７−ａ〜１７−ｄの材質はホルダー７−ａの線膨張率よりも若干小さめな樹脂が好ましい。具体的には、約１２０×１０&#8211; 6／Ｋ程度の線膨張率を持つＰＰＳが好ましい。つまり、コア６とホルダー７−ａが常温である２５℃から定着温度である２００℃に達するまでの間（図８（ｂ））、常に隙間なくなるように膨張板１７−ａ〜１７−ｄの材質及び寸法を決めている。又、ホルダー１７−ｂ，１７−ｄは、ホルダーフタ７−ｂ方向だけではなく矢印Ａ方向に対しても熱膨張するため、膨張板１７−ａ，１７−ｂ，１７−ｃに対して、常温時に隙間を持たせておく必要がある。その隙間は膨張板１７−ｂが定着温度に達した時の膨張量にしておけば良い。
【００４４】
又、ホルダー７−ａの寸法精度（ヒケ・ソリ）には十分注意を払う必要がある。寸法精度の狂いによって定着装置１の性能（ウオームアップ時間等）に影響を及ぼす可能性があるからである。そのため、図５に示すように、ホルダー７−ａは長方向に分割するようにしている。このような構成にすることにより成型時のヒケ・ソリ等を最小限に抑えることができる。
【００４５】
膨張板１７−ａ〜１７−ｄの配置は図６の示すようにコア６の４面に配置するものと、図７に示すようにコア６の２面に配置する１８−ａ，１８−ｂものとがある。
【００４６】
次に、本実施の形態における画像形成動作を図９に基づいて説明する。 
図９は本発明の定着装置１を備えた画像形成装置１００を説明する図である。
【００４７】
画像形成装置１００は、画像読取部１０８で原稿の画像を読み取り、読み取られた画像データに基づいたコントローラ（図示せず）からの指令により、感光ドラム１０１の表面に画像書き込み部１０９から露光を行って感光ドラム１０１上に静電潜像を形成する。尚、露光の前に、感光ドラム１０１の表面が帯電器１０２により所定の電位に一様に帯電させられており、一様に帯電させられた感光ドラム１０１上に、画像書き込み部１０９から光を照射することにより、感光ドラム１０１上に静電潜像が形成される。感光ドラム１０１上に形成された静電潜像は、現像装置１０３のトナーにより現像され、その後、現像されたトナー画像が感光ドラム１０１の回転により転写装置１０４との対向部へ搬送される。
【００４８】
現像されたトナー画像の搬送に対応して、ピックアップローラ１３２により用紙Ｓが用紙カセットから１枚ずつ給紙されるとともに、レジストローラ対１３５によってタイミングを取って感光ドラム１０１と転写装置１０４との対向部へ搬送される。そして、用紙S が感光ドラム１０１と転写装置１０４との対向部を通過する際に、感光ドラム１０１上の現像されたトナー画像が転写装置１０４により用紙Ｓの上に転写される。
【００４９】
トナー画像が転写された用紙Ｓは、所定の搬送装置１０５により定着装置１の位置に搬送される。定着装置１内に搬送された未定着画像の載った用紙Ｐは、定着ローラ３と加圧ローラのニップ部に挟時され熱と加圧力によって定着される。定着ローラ３には定着ローラ３と共に従動回転し、定着ローラ３上の未定着トナーをクリーンングする不織布等で構成されたクリーニング装置１９が設けられている。定着ローラ３上の温度はサーミスタ２０でモニターされ、例えば１９０℃を保つように温調する。
【００５０】
定着装置１によって定着された用紙Ｐは、排出ローラ１１０によって画像形成装置１００の外部に排出される。
【００５１】
又、本実施の形態では、定着ローラ３の内部に磁束調整加熱アセンブリ２を配置して電磁誘導加熱を行う定着装置１であるが、定着ローラ３外部に磁束調整アセンブリを配置する定着装置においても、本発明が有効であることは言うまでもない。
【００５２】
＜実施の形態２＞
図１０及び図１１に本発明の実施の形態２に係る定着装置のコア固定手段の断面図を示す。図１に示す実施の形態１と異なる部分はコア６を支持固定するホルダー７−ａとホルダーフタ７−ｂの形状が異なる。実施の形態１と同様の役割を持つ部品については同様の符号を記し、説明を省略する。
【００５３】
図１０において、コア６を包括・支持するホルダー２１−ａ、ホルダーフタ２１−ｂがコア６を不勢する。コア６、ホルダー２１−ａ、ホルダーフタ２１−ｂの材質は実施の形態１と同一であるため、線膨張率は同じである。
【００５４】
ホルダー２１−ａ、ホルダーフタ２１−ｂには２１−ａ−ａ，２１−ｂ−１のような突起形状を持つ。突起形状２１−ａ−ａ，２１−ｂ−１は、常温（２５℃）でコア６に所定圧で不勢するように配置する。コア６、ホルダー２１−ａ、ホルダーフタ２１−ｂが定着温調温度に達し、熱膨張したとしても突起形状２１−ａ−１，２１−ｂ−１は、コア６を不勢するようにしている。つまり、コア６は、常温時も定着時も常に位置を変えずに所定位置に保持される。
【００５５】
図１１は図１０がホルダー２１−ａ、ホルダーフタ２１−ｂがコア６を不勢する不勢手段であるのに対して、コア６が不勢手段としたものである。ホルダー７−ａ、ホルダーフタ７−ｂは実施の形態１と同様である。コア２２は、図１１に示す矢印Ｂ方向へ弾性変形可能な構成にしている。常温時コア２２をホルダー７−ａに挿入するとコア２２の弾性変形力によりホルダー７−ａの側面を不勢する。ホルダー７−ａ、ホルダーフタ７−ｂ、コア２２が定着温度に達し、熱膨張してもコア２２はホルダー７−ａの側面を不勢し、位置を保持する。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、電磁誘導発熱方式の像加熱装置に対して有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る定着装置の主断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る定着装置の長手断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る定着装置に渦電流を発生させる励磁コイルの斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る定着装置での励磁コイル周辺の磁場を表した図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る定着装置内で磁場発生手段であるフェライトコアおよび渦電流発生手段である電磁コイルを定着装置内で固定配置するホルダーの上視図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係るフェライトコア、励磁コイル、ホルダーの部分の主断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係るフェライトコア、励磁コイル、ホルダーの部分の主断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る定着装置でフェライトコア周辺の拡大断面図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る定着装置を搭載した画像形成装置の主断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る定着装置のコア固定手段の断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る定着装置のコア固定手段の断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１    像加熱装置
３    誘導発熱体（定着ローラ）
５    励磁コイル
６    磁性体コア
７−ａ  ホルダー
１７−ａ  介在部材（膨張板）
【図１】
2005300819.tif 000003
【図２】
2005300819.tif 000004
【図３】
2005300819.tif 000005
【図４】
2005300819.tif 000006
【図５】
2005300819.tif 000007
【図６】
2005300819.tif 000008
【図７】
2005300819.tif 000009
【図８】
2005300819.tif 000010
【図９】
2005300819.tif 000011
【図１０】
2005300819.tif 000012
【図１１】
2005300819.tif 000013